§1.1課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)§1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求§1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟§1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則§1.5機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化§1.6機(jī)械零件的材料選擇§1.7機(jī)械設(shè)計(jì)方法及其新發(fā)展第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概述1.1課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)一、內(nèi)容闡述常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)方法。闡述常用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法。

介紹機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。二、性質(zhì)本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。旨在培養(yǎng)工程技術(shù)人員從事機(jī)械設(shè)計(jì)所需的基本知識(shí)、理論和技能，使之具備分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)機(jī)械設(shè)備和機(jī)械零件的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題及學(xué)習(xí)有關(guān)新的科學(xué)技術(shù)打下基礎(chǔ)

本課程綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、制圖、金屬材料及熱處理、互換性與技術(shù)測(cè)量、算法語言等課程的知識(shí)，去解決常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的設(shè)計(jì)問題。涉及的知識(shí)面廣，實(shí)踐性強(qiáng)，側(cè)重于工程實(shí)際。

三、任務(wù)使學(xué)生了解常用機(jī)構(gòu)及通用零、部件的工作原理、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用等基本知識(shí)。

使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的基本理論及設(shè)計(jì)方法，掌握通用零、部件的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)方法。使學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械及傳動(dòng)裝置的基本技能。

1.1課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)

學(xué)習(xí)方法

本課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，應(yīng)注意幾個(gè)特點(diǎn)：

1.本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去。

2.本課程的各部分內(nèi)都是按照工作原理、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算、使用維護(hù)的順序介紹的。

3.常采用很多經(jīng)驗(yàn)公式、參數(shù)以及簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）。

4.計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果不像基礎(chǔ)課那樣具有唯一性。

5.逐步培養(yǎng)把理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝等結(jié)合起來解決設(shè)計(jì)問題的能力。1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求

機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì):應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改造。1.1.1設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求工作可靠并且成本低廉;零件的工作能力是指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現(xiàn)的失效的能力，對(duì)載荷而言稱為承載能力。失效:指零件由于某些原因不能正常工作。設(shè)計(jì)機(jī)械零件要注意以下幾點(diǎn)：（1）合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；（2）保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用；

（3）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程從而降低成本。1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求

1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：常規(guī)設(shè)計(jì)方法：優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。機(jī)械設(shè)計(jì)的過程通常可分為以下幾個(gè)階段：（1）產(chǎn)品規(guī)劃（2）方案設(shè)計(jì)（3）技術(shù)設(shè)計(jì)（4）制造及試驗(yàn)產(chǎn)品規(guī)劃的主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求。

由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行方案進(jìn)行分析比較，從中優(yōu)選出一種方案。設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來。

經(jīng)過加工、安裝及調(diào)試制造出樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行或在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用。1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟設(shè)計(jì)機(jī)械零件的一般步驟如下：

（1）根據(jù)機(jī)器的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況和簡(jiǎn)化的計(jì)算方案確定零件的載荷。

（2）根據(jù)零件工作情況的分析，判定零件的失效形式，從而確定其計(jì)算準(zhǔn)則。

（3）進(jìn)行主要參數(shù)選擇，選定材料，根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則求出零件的主要尺寸，考慮熱處理及結(jié)構(gòu)工藝性要求等。（4）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（5）繪制零件工作圖，制訂技術(shù)要求，編寫計(jì)算說明書及有關(guān)技術(shù)文件。在設(shè)計(jì)過程中，這些步驟又是相互交錯(cuò)、反復(fù)進(jìn)行的。1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟

在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)往往是將較復(fù)雜的實(shí)際工作情況進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，這些計(jì)算或多或少帶有一定的條件性或假定性。條件性計(jì)算：1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件喪失預(yù)定功能或預(yù)定功能指標(biāo)降低到以下的現(xiàn)象機(jī)械零件的失效：

進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)零件的失效形式分析失效的原因，提出防止或減輕失效的措施，根據(jù)不同的失效形式提出不同的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則。1.4.1失效形式機(jī)械零件常見的失效形式有如下幾種：1.斷裂2.過量變形3.表面失效4.破壞正常工作條件引起的失效1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則1.4.2失效形式

同一零件對(duì)于不同失效形式的承載能力也各不相同。根據(jù)不同的失效原因建立起來的工作能力判斷條件，稱為設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則。主要包括以下幾種：1.強(qiáng)度準(zhǔn)則（整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)度）整體強(qiáng)度的判斷準(zhǔn)則表示為：或表面接觸強(qiáng)度的判斷準(zhǔn)則表示為：應(yīng)力表示法：安全系數(shù)表示法：接觸應(yīng)力表示法：擠壓應(yīng)力表示法：1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則2.剛度準(zhǔn)則

零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形量應(yīng)小于或等于機(jī)器工作性能允限值。3.耐磨性準(zhǔn)則4.散熱性準(zhǔn)則5.可靠性準(zhǔn)則1.5機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化標(biāo)準(zhǔn)件：按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件。好處：

（1）由專門化工廠大量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，能保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本；

（2）選用標(biāo)準(zhǔn)件可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)；

（3）選用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的零件，在機(jī)械制造過程中可以減少刀具和量具的規(guī)格；（4）具有互換性，從而簡(jiǎn)化機(jī)器的安裝和維修。1.5機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化

通用化：在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品中采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零件、部件。

我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，國(guó)際上則推行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)化：有不少零件，由于應(yīng)用范圍廣、用量大，已經(jīng)高度標(biāo)準(zhǔn)化形成標(biāo)準(zhǔn)件。

系列化：有很多零件適用范圍極為廣泛，但在具體設(shè)計(jì)時(shí)隨著工作條件的不同，在材料、尺寸、結(jié)構(gòu)等方面的選擇也各不相同，這種情況則可對(duì)其某些基本參數(shù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的系列化數(shù)列。1.6機(jī)械零件的材料選擇：鋁(LY12)、銅(ZCuSn10P1)…...黑色金屬有色金屬鐵鋼高分子材料復(fù)合材料陶瓷金屬材料非金屬材料一、常用材料：塑料、橡膠、合成纖維

：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼…(如：20

45

60

1Cr18）

：灰鑄鐵、球墨鑄鐵…(如：HT300QT500-5)：強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石：強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕

機(jī)械零件材料的選用原則11.滿足零件的使用要求

2.滿足零件的工藝性要求3.滿足經(jīng)濟(jì)性要求二、機(jī)械零件材料的選用原則

1.6機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法1.7機(jī)械設(shè)計(jì)方法及其新發(fā)展

理論設(shè)計(jì)

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

一、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計(jì)算精度高、設(shè)計(jì)與計(jì)算速度更快的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。如機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等等。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是指采用一定的理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們?cè)陂L(zhǎng)期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。它又可分為：

二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介1

機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法通常是相對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法而言的。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法從總體上概括為力求運(yùn)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)及信息科學(xué)等方面的最新成果與手段實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換：以動(dòng)態(tài)的取代靜態(tài)的─如機(jī)器結(jié)構(gòu)